System słuchowy

Ślimak i narząd Cortiego

Charakterystyczne cechy systemu słuchowego

• Selektywność częstotliwości (frequency selectivity)
• Kompresja amplitudy (amplitude compression)
• Phase locking

Selektywność częstotliwości

• Ślimak to zestaw filtrów środkowoprzepustowych (band-pass filters), czułych na wybrane częstotliwości
• Zakresy tych filtrów łącznie dają spektrum słyszanych częstotliwości (20Hz-20 000Hz)
• Zjawisko to nazywa się tonotopią
• Im wyższa częstotliwość, tym szerszy zakres filtrów
• Dlatego gorzej różnicujemy wyższe częstotliwości

Selektywność częstotliwości

Tonotopia w ślimaku

Kompresja amplitudy

• Aktywacja w odpowiedzi na cichsze dźwięki jest wyższa niż można by sądzić po aktywacji w odpowiedzi na głośniejsze dźwięki
• Ludzki słuch odbiera olbrzymi zakres dynamiki (co najmniej 100dB czyli 5 rzędów wielkości), jednak odpowiedzi ze ślimaka różnicują głośność tylko na 2 rzędach wielkości

Kompresja amplitudy

• Kompresja pomaga w słyszeniu cichych bodźców, jednocześnie umożliwiając słyszenie zmian w głośności bodźców głośnych
• Kompresja spowodowana jest charakterystyką drgań błon narządu Cortiego i ruchem zewnętrznych komórek rzęsatych
• Często w uszkodzeniu słuchu następuje spadek poziomu kompresji

Krzywa kompresji (v = 0.3 ^ x)

Phase locking

• Peak aktywacji neuronów w nerwie słuchowym pokrywa się z peakiem fali akustycznej
• Jeden z dodatkowych mechanizmów rozpoznawania częstotliwości
• Phase locking jest obecny tylko dla częstotliwości < 4kHz
• Akurat powyżej 4kHz zupełnie tracimy zdolność oceny wysokości dźwięku

Phase locking

Modulacja amplitudy i obwiednie

Co to jest obwiednia (envelope)?

Noise-vocoded speech

Wzrastający poziom skomplikowania układu

• 3500 komórek rzęskowych na ucho
• 30000 włókien w nerwie słuchowym
• 60 mln neuronów w pierwszorzędowej korze słuchowej (?)

Kora słuchowa

Pierwszorzędowa kora słuchowa

• Zakręt Heschla
• Pola Broadmanna 41 i 42
• Jednostronne uszkodzenie - problemy ze słuchem
• Obustronne uszkodzenie - głuchota korowa

Właściwości pierwszorzędowej kory

• Modulacja spektralna - wykrywanie zmian głośności tylko w obrębie określonych częstotliwości
• Tonotopia

Tonotopia w korze pierwszorzędowej